(57)【要約】【課題】ブレーカーの落ちる可能性の大きい時間での起動は行わず、より省エネルギー性の高い運転計画を作成する。【解決手段】運転計画作成手段で取り得る試験運転パターンごとに、ブレーカーが落ちるようなエネルギー負荷が発生する可能性示す付加情報評価値を算出する付加情報判定手段を供えることにより、運転結果算出手段で付加情報評価値を加味した運転評価値が算出される。よって、運転候補判定手段において、ブレーカーの落ちる可能性の大きい時間に起動するような運転パターンは選択されず、より省エネルギー性の高い運転計画を作成し、コージェネレーション装置を運転することができる。【選択図】図１
2007291901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーを生成するコージェネレーション装置の運転計画を生成するコージェネレーション装置の運転計画装置であって、
前記コージェネレーション装置の利用者のエネルギー負荷を計測して、前記エネルギー負荷に基づいた将来の予測エネルギー負荷を算出する負荷予測手段と、
前記コージェネレーション装置の利用者のエネルギー負荷を計測して付加情報を生成して保持する付加情報生成手段と、
所定の運転計画期間のうち、コージェネレーション装置が取り得る運転の方法を表す運転計画を算出する運転計画作成手段と、
前記運転計画作成手段で作成された運転計画に従って前記コージェネレーション装置を運転した場合の、前記付加情報生成手段で生成された付加情報の影響度合いを付加情報評価値として算出する付加情報判定手段と、
前記運転計画作成手段で作成された運転計画に従って前記コージェネレーション装置を運転した場合の、前記コージェネレーション装置の運転結果と運転評価値とを、前記付加情報判定手段で算出された付加情報評価値を加味して算出する運転結果算出手段と、
前記運転結果算出手段により前記所定の運転計画期間における運転計画すべてに対して運転結果が算出されると、運転結果と運転評価値とに基づき最適運転計画を算出し、前記コージェネレーション装置に前記最適運転計画に基づく運転を行わせる運転候補判定手段とを備えることを特徴とするコージェネレーション装置の運転計画装置。
【請求項２】
前記エネルギー負荷は、少なくとも電力負荷と熱負荷とを含むことを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーション装置の運転計画装置。
【請求項３】
前記運転計画は、前記コージェネレーション装置の起動時刻と停止時刻であることを特徴とする請求項１または２に記載のコージェネレーション装置の運転計画装置。
【請求項４】
前記付加情報生成手段は、前記コージェネレーション装置の電力負荷を計測し、所定の値を超える回数を時間の情報とともに付加情報として記憶し、前記付加情報判定手段は、前記付加情報と前記負荷予測手段で計測されたエネルギー負荷と予測エネルギー負荷と前記運転計画作成手段で作成された運転計画から、前記運転計画の起動時刻における所定の値を超える電力負荷の発生のしやすさを付加情報評価値として算出することを特徴とする請求項３に記載のコージェネレーション装置の運転計画装置。
【請求項５】
エネルギーを生成するコージェネレーション装置と、
前記コージェネレーション装置の運転計画を生成する請求項１から４のいずれかに記載の運転計画装置と
を備えるコージェネレーションシステム。
【請求項６】
エネルギーを生成するコージェネレーション装置の運転計画を生成するコージェネレーション装置の運転計画装置であって、
前記コージェネレーション装置の利用者のエネルギー負荷を計測して、前記エネルギー負荷に基づいた将来の予測エネルギー負荷を算出するステップと、
前記コージェネレーション装置の利用者のエネルギー負荷を計測して、所定の値を超える回数を時間の情報とともに付加情報として生成して保持するステップと、
所定の運転計画期間のうち、コージェネレーション装置が取り得る運転の方法を表す運転計画を算出するステップと、
前記運転計画作成手段で作成された運転計画に従って前記コージェネレーション装置を運転した場合の、起動時刻における所定の値を超える電力負荷の発生のしやすさを付加情報評価値として算出するステップと
前記運転計画作成手段で作成された運転計画に従って前記コージェネレーション装置を運転した場合の、前記コージェネレーション装置の運転結果と運転評価値とを、前記付加情報判定手段で算出された付加情報評価値を加味して算出するステップと、
前記運転結果算出手段により前記所定の運転計画期間における運転計画すべてに対して運転結果が算出されると、運転結果と運転評価値とに基づき最適運転計画を算出し、前記コージェネレーション装置に前記最適運転計画に基づく運転を行わせるステップとを備えることを特徴とする運転計画生成方法。
【請求項７】
エネルギーを生成するコージェネレーション装置の運転計画を生成するコージェネレーション装置の運転計画装置であって、
前記コージェネレーション装置の利用者のエネルギー負荷を計測して、前記エネルギー負荷に基づいた将来の予測エネルギー負荷を算出する負荷予測手段と、
前記コージェネレーション装置の利用者のエネルギー負荷を計測して、所定の値を超える回数を時間の情報とともに付加情報として生成して保持する付加情報生成手段と、
所定の運転計画期間のうち、コージェネレーション装置が取り得る運転の方法を表す運転計画を算出する運転計画作成手段と、
前記運転計画作成手段で作成された運転計画に従って前記コージェネレーション装置を運転した場合の、起動時刻における所定の値を超える電力負荷の発生のしやすさを付加情報評価値として算出する付加情報判定手段と
前記運転計画作成手段で作成された運転計画に従って前記コージェネレーション装置を運転した場合の、前記コージェネレーション装置の運転結果と運転評価値とを、前記付加情報判定手段で算出された付加情報評価値を加味して算出する運転結果算出手段と、
前記運転結果算出手段により前記所定の運転計画期間における運転計画すべてに対して運転結果が算出されると、運転結果と運転評価値とに基づき最適運転計画を算出し、前記コージェネレーション装置に前記最適運転計画に基づく運転を行わせる運転結果判定手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、燃料電池コージェネレーション装置、ガスエンジンコージェネレーション装置などの、電力と熱を発生する熱電併給装置を設けたコージェネレーション装置の運転計画方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーション装置は、需要家へ設置され、発電した電力を需要家へ供給し電力負荷を賄うとともに、発電に伴う排熱を回収して蓄熱することで需要家の給湯負荷を賄うものである。この装置は、火力発電などの従来の発電システムと比較してエネルギー効率が非常に高く、省エネ機器として普及が期待されている。
【０００３】
しかしながら、コージェネレーション装置の省エネルギー性を最大限に発揮するためには、需要家の電力・熱負荷パターンに適した運転を行う必要がある。例えば、需要家で熱が使われないのに、電力負荷に合わせてコージェネレーション装置で発電を行うと、蓄熱量が増え続け、いずれ蓄熱可能な容量を超えてしまう。この場合には、熱を捨てながら発電を続けるか、もしくは無駄な熱がこれ以上発生しないように発電を停止することとなり、需要家の電力を賄うことが出来なくなる。どちらの対処を行っても省エネルギー性が低下する。
【０００４】
そこで、コージェネレーション装置には、自動的に設置された需要家の将来の負荷を予測し、その予測に基づいて省エネルギー性を発揮する運転を計画するシステムが求められている。このようなシステムとして例えば下記特許文献１に示すものがある。
【０００５】
特許文献１の発明では、所定の運転を計画する期間の電力需要と熱需要とを予め予測し、予測した需要に対して所定の運転を計画する期間である運転計画期間を所定の時間間隔ごとに運転もしくは停止状態のいずれかを設定した運転の計画を運転パターンとして設定し、この運転パターンに従ってコージェネレーション装置を運転した場合の一次エネルギー使用量を所定の計算式によって算出する。また、取り得る全ての運転パターンの一次エネルギー使用量を求め、全ての運転パターンの中で最も一次エネルギー使用量が少ない運転パターンに従ってコージェネレーション装置を運転する。この処理により、運転計画期間で取り得る全ての運転パターンの中から最も省エネルギー性の高い運転パターンを選択し、コージェネレーション装置を運転することが可能となる。
【０００６】
一方、コージェネレーション装置を備えた家庭において、当該コージェネレーション装置を稼動させている場合等、ある程度の電力消費が増加することとなる。特に、電力消費が大きくなるコージェネレーション装置の起動時には、その起動エネルギー電力分の電力消費の増加によって、家庭の電力付加が契約電力を超えた状態がある時間以上継続するために、ブレーカーが落ちてしまい、結局、コージェネレーション装置も停止を余儀なくされることとなる。
【０００７】
起動エネルギーにより、家庭用ブレーカーが落ちてしまう現象を抑止する運転制御方法として、下記特許文献２に示すものがある。
【０００８】
特許文献２の発明では、コージェネレーションシステムを起動しようとする時点で、家庭で消費されている電力消費量と、コージェネレーションシステムの起動に必要な電力の合計が使用可能な電力以上となる場合には、コージェネレーションシステムの起動を行わないようにすることで、家庭用ブレーカーが落ちないようにすることが可能である。
【特許文献１】特開２００２−２１３３０３号公報
【特許文献２】特開２００６−１９１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の従来技術によれば、省エネルギー性の高い運転パターンでコージェネレーション装置を運転しようとしても、起動時に家庭用ブレーカーが落ちてしまうという課題があり、特許文献２の従来技術によれば、ブレーカーが落ちないように起動時の運転を取りやめることによって、省エネルギー性の高い運転を行うことができなくなったり、再度運転計画を作成しなおす必要が発生したりするという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、エネルギーを生成するコージェネレーション装置の運転計画を生成するコージェネレーション装置の運転計画装置であって、前記コージェネレーション装置の利用者のエネルギー負荷を計測し、前記エネルギー負荷に基づいた将来の予測エネルギー負荷を算出する負荷予測手段と、所定の運転計画期間のうち、コージェネレーション装置が取り得る運転の方法を表す運転計画を算出する運転計画作成手段と、前記エネルギー負荷に基づいた付加情報を生成する付加情報生成手段と、前記運転計画作成手段で作成された運転計画に従って運転した場合に、前記付加情報生成手段で生成された付加情報と前記負荷予測手段で計測された負荷履歴と前記負荷予測手段で算出された予測エネルギー負荷に基づいて、起動時にブレーカーが落ちる可能性を表す付加情報評価値を算出する付加情報判定手段と、前記運転計画作成手段で作成された運転計画に従って前記コージェネレーション装置を運転した場合の、前記コージェネレーション装置の運転結果と前記付加情報判定手段で算出された付加情報評価値を加味した運転評価値とを算出する運転結果算出手段と、前記運転結果算出手段により前記所定の運転計画期間における運転計画すべてに対して運転結果が算出されると、運転結果と運転評価値とに基づき最適運転計画を算出し、前記コージェネレーション装置に前記最適運転計画に基づく運転を行わせる運転候補判定手段とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、運転計画作成手段で取り得る試験運転パターンごとに、ブレーカーが落ちるようなエネルギー負荷が発生する可能性示す付加情報評価値を算出する付加情報判定手段を供えることにより、運転結果算出手段で付加情報評価値を加味した運転評価値が算出される。よって、運転候補判定手段において、ブレーカーの落ちる可能性の大きい時間に起動するような運転パターンは選択されず、より省エネルギー性の高い運転計画を作成し、コージェネレーション装置を運転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施の形態）
図１は、本発明におけるコージェネレーション装置及びその運転計画装置１００を含むコージェネレーションシステムの構成図である。図１を参照し、本発明の構成について以下に説明する。
【００１４】
本実施の形態は、需要家（利用者）に燃料電池コージェネレーション装置を設置し、翌日の０時から２４時間を運転計画期間として、運転計画期間内を３０分の時間刻みで起動状態または停止状態のいずれかを設定した運転計画である運転パターンの中から燃料電池コージェネレーション装置１０１で実際に運転を行う運転パターンである最適運転パターンを決定する場合を一例として説明する。
【００１５】
図１において、付加情報作成部１０２は、需要家の電力負荷を計測し、燃料電池コージェネレーション装置１０１から使用可能電力量を取得する。計測した電力負荷が使用可能電力量を超えた回数の時刻に対する変化を付加情報として記憶する。前記使用可能電力量とは、契約電力と燃料電池コージェネレーション装置１０１を起動するときに必要となる電力量から求めた値や燃料電池コージェネレーション装置の起動時に使用可能な値とする。付加情報作成部１０２は、前記付加情報生成手段に相当するものである。
【００１６】
負荷予測部１０３は、需要家の電力負荷と熱負荷とを計測し、時刻に対する変化を負荷履歴として記憶し、この記憶内容に基づき、運転計画期間である翌日の０時から２４時間の電力負荷及び熱負荷の予測値である予測負荷を算出し、付加情報判定部１０５と運転結果算出部１０６とに出力する。負荷予測部１０３は、前記負荷予測手段に相当するものである。
【００１７】
運転計画作成部１０４は、燃料電池コージェネレーション装置１０１から運転計画期間の最初の時刻である翌日０時での燃料電池コージェネレーション装置１０１の発電量もしくは停止状態を示す運転計画初期運転状態を取得する。運転計画期間で取り得る運転パターンの起動時刻と停止時刻との組み合わせを、先の運転パターンの停止時刻よりも遅い時刻を次の停止時刻とした組み合わせとして試験運転パターンを所定の順序で算出し、付加情報判定部１０５と運転結果算出部１０６に出力する。運転計画作成部１０４は、前記運転計画作成手段に相当するものである。
【００１８】
付加情報判定部１０５は、付加情報作成部１０２より付加情報を、負荷予測部１０３より負荷履歴と予測負荷を、運転計画作成部１０４より試験運転パターンをそれぞれ取得する。
【００１９】
また、付加情報判定部１０５は、負荷予測部１０３より取得した負荷履歴において電力値が、運転計画作成部１０４より取得した試験運転パターンの起動時刻の時間帯に、負荷予測部１０３より取得した予測負荷の電力値となる場合を検索し、付加情報生成部１０２より取得した付加情報から、予測付加と履歴負荷が一致する日時の使用可能電力量を超える回数の最大値（もしくは平均値）である再起動回数期待値を算出する。燃料電池コージェネレーション装置１０１を停止状態から起動するのに必要なエネルギーを一次エネルギーに換算した値を示す起動ロスと再起動回数期待値から、この時刻に起動した場合の総起動ロスを付加情報評価指標として算出し、運転結果算出部１０６に出力する。
【００２０】
付加情報評価指標を求めるために必要な起動ロスや発生する電力及び熱の一次エネルギー換算値は、燃料電池コージェネレーション装置１０１固有の値であるため、本実施の形態では、予め固定値として燃料電池コージェネレーション装置１０１に保持している。付加情報判定部１０５は、前記付加情報判定手段に相当するものである。
【００２１】
運転結果算出部１０６は、負荷予測部１０３より予測負荷を、運転計画作成部１０４より試験運転パターンを、付加情報判定部１０５より付加情報評価指標を、燃料電池コージェネレーション装置１０１から運転計画初期運転状態及び翌日０時での燃料電池コージェネレーション装置１０１の蓄熱タンクの蓄熱量を示す運転計画初期蓄熱量をそれぞれ取得する。
【００２２】
また、運転結果算出部１０６は、運転計画作成部１０４から取得した試験運転パターンでの燃料電池コージェネレーション装置１０１の運転を想定した演算である運転シミュレーションを行った結果の一次エネルギーの消費量を付加情報判定部１０５より取得した起動ロスによる一次エネルギー消費量である付加情報評価指標から一次エネルギー使用量として算出し、試験運転パターンと一次エネルギー使用量とを運転候補判定部１０７へ出力する。運転結果算出部１０６は、前記運転結果算出手段に相当するものである。
【００２３】
運転候補判定部１０７は、運転結果算出部１０６より試験運転パターンと一次エネルギー使用量とを取得して記憶し、一次エネルギー使用量の最も少ない試験運転パターンである最適運転パターンを算出し、燃料電池コージェネレーション装置１０１へ出力する。運転候補判定部１０７は、前記運転候補判定手段に相当するものである。
【００２４】
燃料電池コージェネレーション装置１０１は、運転候補判定部１０７より最適運転パターンを取得し、最適運転パターンに従って運転を行い電力と熱とを発生し需要家へ供給する。
【００２５】
また、燃料電池コージェネレーション装置１０１は、運転計画期間の最初の時刻である翌日０時に運転計画初期運転状態と運転計画初期蓄熱量とを運転結果算出部１０６へ出力するとともに、運転計画初期運転状態を運転計画作成部１０４へ出力し、使用可能電力量を付加情報作成部１０２へ出力する。
【００２６】
以下、運転計画装置１００における動作の一例について、図２のフローチャートを参照して説明する。
【００２７】
まず、毎日０時に運転計画装置１００により運転計画処理の開始指示が出される（Ｓ２０１）。
【００２８】
次に、負荷予測部１０３は予測負荷を算出する（Ｓ２０２）。負荷予測部１０３は、１分毎に需要家の電力負荷と熱負荷とを取得し、この取得した電力負荷と熱負荷とを３０分単位で積算し、負荷を計測した時刻と関連付けて負荷履歴として記憶する。負荷予測部１０３は、７日前までの各日の負荷２４時間分を３０分単位で記憶し、２４時間先までの負荷を各時刻の負荷７日分を平均することで予測し、運転結果算出部１０６へ出力する。例えば、０時０分から０時３０分までの予測電力負荷は、過去７日間の０時０分から０時３０分までの計測された電力負荷の平均値である。
【００２９】
次に、運転計画作成部１０４は試験運転パターンを算出する（Ｓ２０３）。運転計画作成部１０４は、燃料電池コージェネレーション装置１０１から運転計画初期運転状態を取得する。
【００３０】
以下、燃料電池コージェネレーション装置１０１の運転パターンを、一般的に、一対の起動時刻と停止時刻とを用いて、［起動時刻、停止時刻］と表すものとする。また、１日のうちで２回以上の起動、停止がある運転パターンを、［１回目の起動時刻、１回目の停止時刻］、［２回目の起動時刻、２回目の停止時刻］、・・・と表すものとする。また、運転をしない場合の運転パターンを［０時０分、０時０分］と示す。
【００３１】
運転計画作成部１０４は、運転計画期間で取り得る運転パターンの中で運転状態の合計時間が短いものから先に試験候補運転パターンとして算出する。その際、運転計画作成部１０４は、運転状態の合計時間が同一となる複数の運転パターンについては、それらの運転パターンの中で起動時刻が早いものを試験候補運転パターンとして算出する。
【００３２】
例えば、最初の試験候補運転パターンは、運転を行わない運転パターンである［０時０分、０時０分］である。次に算出される試験候補運転パターンは、運転状態の合計時間が３０分である［０時０分、０時３０分］であり、その次は［０時３０分、１時０分］である。
【００３３】
試験候補運転パターンが算出されると、起動時刻候補Ｓａが試験候補運転パターンの起動時刻と同一である有効運転パターンの停止時刻候補Ｅａより遅い時刻が、試験候補運転パターンの停止時刻であり、かつ１つ前に求められた運転パターンの停止時刻から次の起動時刻が４時間以上離れている運転パターンである場合に、試験候補運転パターンを試験運転パターンとして算出する。
【００３４】
ただし、燃料電池コージェネレーション装置１０１から取得した運転計画初期運転状態が起動中を示す値である場合は、試験運転パターンの起動時刻の１つとして０時０分を含む。
【００３５】
一方、運転計画初期運転状態が起動中を示す値である場合には、１回目の起動時刻が０時０分ではない［０時３０分、２４時０分］や［１時０分、２４時０分］は試験運転パターンとして算出されない。
【００３６】
ステップＳ２０３が終了すると、付加情報判定部１０５は、起動ロスによる一次エネルギー使用量を算出する（Ｓ２０４）。まず、付加情報判定部１０５は、負荷予測部１０３より負荷履歴と予測負荷を、運転計画作成部１０４より試験運転パターンを、付加情報作成部１０２より付加情報をそれぞれ取得する。
【００３７】
ここで、付加情報作成部１０２で生成される付加情報について説明する。
【００３８】
付加情報作成部１０２は、需要家の電力負荷を１０秒毎に取得し、燃料電池コージェネレーション装置１０１より使用可能電力量を取得する。需要家の電力負荷が使用可能電力量を超える回数を７日前までの各日２４時間分を３０分単位で、例えば図５に示すような付加情報として記憶している。
【００３９】
付加情報判定部１０５は、運転計画作成部１０４より試験運転パターンの起動時刻と同じ時間帯において、負荷予測部１０３より取得した負荷履歴と予測負荷から、負荷履歴と予測負荷の電力値が同じ値となる場合を過去７日間の負荷履歴を検索し、付加情報作成部１０２より取得した付加情報から、予測負荷と履歴負荷が一致する日時の使用可能電力量を超える回数の最大値（もしくは平均値）である再起動回数期待値を算出する。
【００４０】
以降、ステップＳ２０４の処理を図３のフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００４１】
まず、運転計画装置１００により付加情報判定処理の開始指示が出される（Ｓ３０１）。
【００４２】
開始指示が出されたら、付加情報判定部１０５は、付加情報作成部１０２より付加情報を、負荷予測部１０３より負荷履歴と予測負荷を、運転計画作成部１０４より試験運転パターンをそれぞれ取得する。
【００４３】
次に、後述する再起動回数期待値テーブルが作成されているかどうかを判定する（Ｓ３０２）。付加情報判定処理は、試験運転パターンの生成ごとに開始指示が出されるため、以降の処理を簡素化するために、１回目の開始指示のときに、０時から２３時３０分までの３０分ごとに、予測負荷に対応する再起動回数期待値を求め、例えば図６に示すような再起動回数期待値テーブルを作成しておく。ただし、再起動回数期待値テーブルを使用せず、都度、試験運転パターンの起動時刻における再起動回数期待値を求めても構わない。
【００４４】
ステップＳ３０２の判定の結果、再起動回数期待値テーブルが未生成の場合は、時刻を示す変数ｔを０時０分で初期化する（Ｓ３０３）。次に時刻ｔの負荷予測部１０３より取得した予測負荷の電力値と、同じく負荷予測部１０３より取得した負荷履歴の電力値が等しいかどうか比較する（Ｓ３０４）。ここでの比較は、負荷予測の値と負荷履歴の値が例えば負荷予測値の前後１００ｗ範囲は一致とする、もしくは、２００Ｗ単位の負荷にまるめて比較するなどの比較を行うものとする。また、予測負荷以下となる負荷履歴かどうかの比較を行ってもよい。
【００４５】
ステップＳ３０４の比較の結果、比較条件が不成立の場合は、時刻ｔが２３時３０分かどうか判定する（Ｓ３０６）。
【００４６】
一方、比較条件成立の場合は、時刻ｔにおける再起動回数期待値を求める（Ｓ３０５）。
【００４７】
ステップＳ３０４とステップＳ３０５は、過去７日分の負荷履歴について行い、再起動回数期待値は、過去７日分の最大値もしくは、平均値を求めて設定する。
【００４８】
その後、付加情報判定部１０５は、時刻ｔが２３時３０分かどうかを判定する（Ｓ３０６）。
【００４９】
ステップＳ３０３の判定の結果、時刻ｔが２３時３０分でない場合は、時刻ｔを３０分加算した時刻とし（Ｓ３０７）、ステップＳ３０４からステップＳ３０６の処理を繰り返す。
【００５０】
一方、時刻ｔが２３時３０分であった場合は、再起動回数期待値テーブルの作成処理を終了する。
【００５１】
ステップＳ３０２の判定の結果、再起動回数期待値テーブルの作成処理が不要な場合、または、再起動回数期待値テーブルの作成が終了した場合、運転計画作成部１０３より取得した試験運転パターンの起動時刻の再起動回数期待値を求める（Ｓ３０８）。
【００５２】
次に、付加情報判定部１０５は、再起動回数期待値回数分の起動で消費される一次エネルギー使用量である総起動ロスを付加情報評価指標として求める（Ｓ３０９）。
【００５３】
ステップＳ３０９が終了すると、付加情報判定部１０５の処理が終了する（Ｓ３１０）。
【００５４】
ステップＳ２０４が終了すると、運転結果算出部１０６は一次エネルギー使用量を算出する（Ｓ２０５）。運転結果算出部１０６は、運転計画作成部１０４から試験運転パターンを、負荷予測部１０３から予測負荷を、燃料電池コージェネレーション装置１０１から運転計画初期運転状態及び運転計画初期蓄熱量を、付加情報判定部１０５より総起動ロスである付加情報評価指標をそれぞれ取得する。運転計画作成部１０４から取得した試験運転パターンと、負荷予測部１０３から取得した予測負荷と、燃料電池コージェネレーション装置１０１から取得した運転計画初期運転状態及び運転計画初期蓄熱量とから、運転シミュレーションを行う。
【００５５】
この運転シミュレーションには、予め設定した燃料電池コージェネレーション装置１０１のガス使用量に対する発電量を示す発電効率、蓄熱量を示す排熱回収効率、１分毎に発電量の変化可能な量を示す発電追従性などのハードウェア特性を用いる。
【００５６】
次に、各時刻での発電量、蓄熱量に基づく運転シミュレーションの結果、燃料電池コージェネレーション装置１０１が使用したガス使用量と、燃料電池コージェネレーション装置１０１の蓄熱では不足した熱を補うためガス会社から購入するガス使用量との総和である買ガス量と、燃料電池コージェネレーション装置１０１の発電では不足した電力を補うため電力会社から購入する電力量である買電量との総和を算出する。
【００５７】
さらに、運転結果算出部１０６は、予め設定したガス・電力の単位当たりの一次エネルギー使用量を用いて、買ガス量と買電量とから運転シミュレーションで使用した一次エネルギー使用量を算出し、付加情報判定部１０５より取得した付加情報に起因する一次エネルギー使用量である付加情報評価指標を加算し、運転候補判定部１０７へ出力する。
【００５８】
次に、運転計画作成部１０４は、運転計画期間全ての試験運転パターンの作成が完了したかを判定する（Ｓ２０６）。ステップＳ２０６の判定の結果、全ての試験運転パターンの作成を完了している場合は後述するステップＳ２０７へ進む。一方、全ての試験運転パターンの作成を完了していない場合はステップＳ２０３へ進み、所定の順序に従って次の試験パターンを作成し、運転計画作成部１０４が全ての試験運転パターンの作成を完了するまで、ステップＳ２０３からステップＳ２０６の処理を繰り返す。
【００５９】
次に、運転候補判定部１０７は最適運転パターンを算出する（Ｓ２０７）。運転候補判定部１０７は、運転結果算出部１０６より一次エネルギー使用量とその試験運転パターンとを取得して記憶しており、そのうち最も一次エネルギー使用量が小さくなる試験運転パターンを最適運転パターンとして算出し、燃料電池コージェネレーション装置１０１へ出力する。
【００６０】
ステップＳ２０７が完了すると、運転計画作成装置１００の一連の処理が終了する（Ｓ２０８）。
【００６１】
燃料電池コージェネレーション装置１０１は、運転候補判定部１０７から最適運転パターンを取得し、その最適運転パターンに従って翌日の０時から２４時間運転を行い、電力と熱を発生し需要家へ供給する。また、燃料電池コージェネレーション装置１０１は、運転計画期間の最初の時刻である翌日０時にその時点での運転状態を運転計画初期運転状態として、蓄熱量を運転計画初期蓄熱量として運転結果算出部１０６へ出力し、運転計画作成部１０４へも翌日０時にその時点での運転状態を運転計画初期運転状態として出力する。
【００６２】
以下、本実施の形態における効果について説明する。
【００６３】
本実施例では、付加情報判定部１０５において、運転計画作成部１０４で算出する試験運転パターンごとに、ブレーカーが落ちるようなエネルギー負荷が発生する可能性を付加情報評価値として一次エネルギー使用量に換算して算出する。そして、運転結果算出部１０６で省エネルギー性の評価指標である一次エネルギー使用量を算出する際に、付加情報判定部１０５で算出された付加情報評価値を加味することにより、ブレーカーの落ちる可能性の大きい時間に起動する運転パターンは、一次エネルギー使用量が大きくなるために、結果的にそのような運転パターンは運転候補判定部１０７で選択されにくくなり、省エネルギー性の高い運転計画を作成し、コージェネレーション装置を運転することができる。
【００６４】
一般的に、燃料電池コージェネレーション装置１０１では起動に要するエネルギーが大きいといわれており、起動停止を繰り返すことは、省エネルギー性の面から避けるべきである。また、ハードウェア的な劣化を防ぐためにも、起動停止を繰り返すことは避けるべきである。
【００６５】
例えば、ブレーカーの落ちる可能性を考慮せずに作成された運転パターンの起動時間が６時で、ブレーカーの落ちる可能性が５時から７時３０分まで同じあった場合、ブレーカーの落ちる可能性を考慮した運転パターンを作成するには、起動時間を４時３０分にするのがよいのか、５時３０分がよいのか、６時３０分、８時のいずれの時間がよいのかは、一概にはわからない。それぞれの時間に起動した場合に発生すると想定される起動ロスを考慮した一次エネルギー消費量で比較することで、省エネルギー性の優れた運転パターンを選択することができる。
【００６６】
また、運転結果算出部１０６で一次エネルギー使用量を算出する際に、予め設定した燃料電池コージェネレーション装置１０１の発電効率、排熱回収効率、電力への発電追従性などのハードウェア特性から燃料電池コージェネレーション装置１０１の運転をシミュレートするという複雑な処理を行う。ブレーカーの落ちる可能性を一次エネルギー使用量に換算することで、運転結果算出部１０６での処理を複雑にすることなく、かつ、運転候補判定部１０７の処理も変更することなく、ブレーカーの落ちる可能性の大きい時間の前後、もしくは、別の時間で、省エネルギー性が最適な運転パターンを選択することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態では、付加情報作成部１０２において、需要家の電力負荷を用いて付加情報を生成し、付加情報判定部１０５で付加情報を用いて再起動回数期待値を求め、付加情報評価値の算出を行ったが、以下のように行うことも可能である。
【００６８】
需要家の熱負荷を用いて、シャワーのように比較的短時間ではあるが給湯負荷を賄うためのお湯を準備しておいた方がよい状態となる回数を、例えば５分間の熱負荷がある値以上になる回数の時刻に対する変化を、付加情報作成部１０２において付加情報として記憶し、負荷情報判定部１０５で算出する付加情報評価値を、実際に消費されるであろう一次エネルギー使用量として換算するのではなく、その時間に燃料電池コージェネレーション装置が十分な蓄熱を行っているように値を設定する方法もある。
【００６９】
また、外出時間帯や入浴時間帯など、ユーザーの設定情報を、付加情報評価値に反映することで、例えば、外出時間帯が設定されている場合は付加情報判定部１０５で算出される付加情報評価指標である一次エネルギー消費量換算値をＰ１（＞０）とし、入浴時間帯が設定されている場合は、付加情報判定部１０５で算出される付加情報評価指標である一次エネルギー消費量換算値をＰ２（＜０）とすることで、ユーザーの利用にあわせた運転パターンを生成する方法もある。例えば、付加情報評価指標Ｐ１は１回分の起動ロスと同じ一次エネルギー消費量とする、また、付加情報評価指標Ｐ２は固定値で定義するなどして、予め、燃料電池コージェネレーション装置１０１に保持しておく。また、設定時間帯の始めと最後の１時間は設定された付加情報評価値の８０％にするなどの計算によって求めてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明にかかる運転計画装置は、ブレーカー断となる可能性のある時間帯での起動を抑制した省エネルギー性の高い運転パターンを生成することができ、燃料電池コージェネレーション装置の運転計画等として有用である。また、起動・停止を繰り返し得るコージェネレーション装置全般やＣＯ２ヒートポンプ等の運転計画にも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態における運転計画装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態における運転計画装置の処理内容を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態における付加情報判定部の処理内容を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態における負荷履歴の例を示す図
【図５】本発明の実施の形態における付加情報の例を示す図
【図６】本発明の実施の形態における再起動回数期待値テーブルの例を示す図
【符号の説明】
【００７２】
１００    運転計画装置
１０１    燃料電池コージェネレーション装置
１０２    付加情報作成部
１０３    負荷予測部
１０４    運転計画作成部
１０５    付加情報判定部
１０６    運転結果算出部
１０７    運転候補判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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